شبیه سازی و طراحی میکروژنراتور تبدیل کننده لرزش های محیط به انرژی الکتریکی

لرزش‏ها ی موجود در محیط منبعی مهم برای تولید انرژی الکتریکی هستند که اغلب این لرزش‏ها در فرکانس‏های بسیار پایین (100-1 هرتز) اتفاق می‏افتد. طراحی و ساخت مولّدهایی که توانایی برداشت انرژی از این محدوده فرکانسی را داشته باشند اهمیت بسیاری برای تغذیه سیستم‏های بدون‏سیم دارد. در پایان‏نامه حاضر تولید انرژی الکتریکی به‏روش القای الکترومغناطیسی مطالعه‏ و شبیه‏سازی می‏شود. بدین منظور سه نوع مولّد الکترومغناطیسی بررسی می‏شود. ابتدا مولّد استوانه‏ای شکل که توانایی تولید برق از حرکات بدن از جمله راه‏رفتن، دویدن و دوچرخه سواری را داشته و می‏تواند در پوشش‏های مانند کفش قرار گیرد. محاسبه انجام شده نشان داد که این افزاره از لرزش‏های با فرکانس 4 هرتز و دامنه جابجایی 10 میلی‏متر 4/7 میلی‏ولت ولتاژ تولید می‏کند. در مولّد نوع دوم مشخصات مکانیکی و مغناطیسی افزاره به صورت تحلیلی مطالعه می‏شود. این مشخصات شامل فرکانس ورودی، دامنه ارتعاش ورودی، جرم آهن‏ربا، مقاومت بار، مقاومت سیم‏پیچ، تعداد دور سیم‏پیچ و شدت میدان مغناطیسی تولید شده توسط آهن‏ربا هستند. نتایج نشان می‏دهد که برای افزایش ولتاژ خروجی تولید شده از افزاره‏ای با ابعاد کوچک، باید فرکانس ورودی را به نحوی افزایش داد، همچنین تا جای ممکن از سیم‏پیچ‏هایی با مقاومت کمتر و تعداد دور بیشتر استفاده کرد. با توجه به کم بودن فرکانس‏های محیط، افزاره بعدی طوری طراحی شد تا بتوان تقویت فرکانس را نیز انجام دهد. این افزاره با ابعاد میلی‏مترمکعب طراحی شد تا بتواند فرکانس 2 هرتز محیط را به عنوان ورودی دریافت کرده و پس از چند برابر کردن فرکانس تا 1094 هرتز، ولتاژ 46 میلی‏ولت را تولید ‏کند. شبیه‏سازی افزاره آخر در سه مرحله به صورت عددی و تحلیلی انجام شد.